打造新一代机器人，TI赋予机器更好的“感知”和“体验”能力

20世界60年代，叶永烈创作了一部科幻小说《小灵通漫游未来》。在这本书中，作者通过主人公小灵通的视角描绘了一个高科技的未来世界。其中包括对智能手机、信息技术、器官移植等未来技术的预言。

时隔多年，书中的高科技一一成真。某些未完全实现的场景，也在发展中不断贴近叶老先生的预测。

就像书中对于机器人的描绘，未来的机器人可以承担人类的工作，包括洗衣做饭下棋冲咖啡等等琐碎杂事，部分已经应验。通过“机器臂”这种形态的机器人，进行咖啡冲泡已经颇为常见；而在工业场景中，机械臂、AGV等协作机器人更是成为了我们必不可少的生产伙伴。假以时日，人型机器人走入日常生活场景也会成为现实。

《小灵通漫游未来》中的“铁蛋”机器人

那么对于机器人而言，要融入我们的生活，发挥更大的潜能，要具备更好的“感知”世界、“体验”世界的能力。这其中包括了感知、深度学习、精密执行等，作为机器人系统各个环节的技术探索和研究。

汽车和机器人是在第六届进博会上，TI展示两个主要应用主题。而且在展位上，TI也专门召开了机器人主题的媒体分享会，德州仪器中国区技术支持总监师英和记者分享了TI在机器人领域的技术布局和未来发展趋势。

德州仪器中国区技术支持总监师英

打造更智能安全的机器人，需要这四大技术加持

“在说到机器人的时候，每个应用场景中机器人的形态，从器械和结构层面看都是不同的。”师英分享到，“但从电子系统设计或对半导体的要求来看，无外乎是四个方面：精确和灵敏的感知、强大高效的计算能力、精准的运动控制和实时安全的通信。”

机械人一定要有手臂，而且多轴机械臂其实就是机器人形态的一种。而对于手臂和小车的执行而言，离不开电机控制技术。不论是何种场景，都需要对于运动控制实现更加精确高效，实现更高功率密度。在这方面，TI提供了C2000TM实时控制单片机和SitaraTM MCU实时控制单片机，再加上门极驱动器和氮化镓的功率器件，就构成了一个精准、高效、且功率密度持续提升的完整的电机控制系统解决方案。

从计算的角度来看，早起的装配机器人还谈不上AI和深度学习，这只是通过预设固定的程序来执行相应的生产动作。而今随着AI的发展，在机器上的落地出不普及。而AI运算就需要一个强大的处理器，尤其是对于工业场景的协作机器人而言，如果全部依赖云端进行计算和返回决策，则会产生更长的时延，这不利于高效生产。而在端侧如果完成了边缘计算的部署，则可以大大提高机器人的工作效率，减少数据传输的成本。TI的TDA4X系列处理器提供了从1个tops、2个tops，一直到单片32tops的边缘计算能力，能够让机械臂在本地端实现对于环境感知监测、物体的识别和行为判断等一系列智能的功能。

而计算的数据来自传感器，只有采集到准确可靠的环境数据，才能让后续的计算更有意义。对于机器人而言，当前的感知技术包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达、ToF等。此外像麦克风、IMU等也都是必须的传感器类型。在这一方面，德州仪器可以提供非常成熟和性价比非常优异的毫米波雷达传感器。其他的传感器包括超声波、温度、电流等各种各样物理量的传感器，TI也均有产品覆盖。

像60GHz和77GHz频段的毫米波雷达，已经可以感知到非常细微的、甚至是人体呼吸的身体变化，这已经广泛应用于老人看护、车内DMS等应用，TI在这方面已经提供了全套的解决方案。

最后要谈到通信层面，机器人中各个子系统或者各个部件之间需要高速、准确、实时的通信；机器人可能需要和其他设备进行联网通信；一定程度上可能还需要和云端进行连接；所以精准、高度完整性和安全的通信也是在机器人系统里持续遇到的挑战之一。师英表示，“信号完整性”、“实时性”和“安全性”是机器人通信技术的重点。信号完整性指的是在通信的发送端和接受端，信息是完全一致的，不能有任何损失。实时性包括了信号从感知、云端到执行的全流程，关乎控制环路的延迟高低。而安全则是避不开的课题，包含功能安全和信息安全两个角度，既要信息传输过程中自己不出错，也要避免被黑客攻击窃取到数据。

“总结来说，在面临各种机器人系统的设计挑战的过程中，精准的电机控制、强大的而且高能量效率的AI运算功能、边缘计算功能和精密准确的传感，以及高效、实时、安全的通信，是TI作为半导体公司能够为行业和客户所持续提供的创新和提升。”师英总结到。

从机械臂到人形机器人，技术的核心需求不变

在此次TI进博会展台的中心，有一个来自达明机器人（Techman）的机械臂形态机器人——TM5S，就是采用了TI的感知和计算解决方案。

据悉，TM5装载了TI的IWR6843的毫米波的雷达传感器，这一一款工作在60GHz～64GHz的单芯片智能毫米波传感器。“单芯片解决方案”是该传感器的一大亮点，该传感器内部同时集成了收发功能，具备四路发送和三路接收通道，提供了完整的多天线组织结构设计；此外包括返回毫米波信号之后的数字滤波电路、点云计算等也都在这一芯片中即可实现。此外，该芯片还获得了国际电工协会的工业功能安全的安全标准“IEC 61508 SIL-2认证”。

在计算核心处理器的选择上，达明TM5S采用了TI的TDA4X系列处理器，这颗处理器已经被广泛地应用在各种需要人工智能、深度学习运算能力的工业和汽车应用场景中。据悉，TDA4X内部集成了8个Cortex-A72处理器和4个Cortex-R5F内核，而且所有的MCU核都是符合功能安全最高等级标准的子系统。AI算力方面，TDA4X处理器单片就可以实现AI算力和深度学习能力，根据不同产品型号的不同CPU核心数，提供了从8tops、16tops、32tops各种不同AI算力选择。同时TDA4X有8个端口符合TSN标准的千兆以太网交换机和4个PCle交换机。

IWR6843+TDA4X，结合使用 C2000 和 DRV835xF，构成了达明机器人TM5S的完整方案，实现了传感、分析与运算、高速精准实时通信、及高性能控制等机器人所必备的关键要素。

手臂和AGV虽然是现在最为常见的机器人形态，但人形机器人无疑是未来的发展方向。而谈到未来的人形机器人的发展，师英认为底层的技术核心诉求不变，还是精准的电机控制、高效准确感知能力、高性能计算和安全高速的通信。“人形机器人一定有更多的设计挑战，包括更细腻的感知和一些更精准、更精密的运动控制等等。”师英分享到，“例如在运动控制上，人形机器人所需要去控制的可能不仅仅是五个、六个的轴向，而是有非常多的轴向，这取决于我们要把这个机器人做到什么样的水平。”

当我们从宏观的角度来审度机器人的发展，其实已经机器人已经从工业场景开始逐步渗透到了我们生活中。虽然不是那么完美，但在某些特定的垂直应用上，开始发挥了巨大的潜能。例如物流仓储机器人、手术辅助机器人、护理机器人、送餐机器人、家庭扫地机器人等等。机器人正在改善医疗设备和患者护理，提升服务业的体验并且为我们简化家务琐事。

“我相信机器人未来会变得更聪明、更智慧、更精准、更安全。TI也致力于通过电机控制、计算、感知、通信功能打造新一代机器人。”师英说到。